船形波浪能發電裝置

船形波浪能發電裝置屬於震盪水柱式波浪能發電裝置，通過波浪能發電裝置的擺體隨波浪的上下擺動，結合棘輪機構和錐齒輪結構，使擺體的擺動的能量被有效的吸收，並轉化為可供船舶使用的穩定的電能，減小船舶使用能源的壓力。

基本介紹

• 中文名：船形波浪能發電裝置
• 外文名：Ship shaped wave energy generating unit
• 類別：震盪水柱式波浪能發電裝置
• 套用：電力生產

結構

包括船體、發電單元，發電單元包括浮擺、第一棘輪、第二棘輪、主動軸、棘輪外軸、水平錐齒輪、垂直錐齒輪、發電機，浮擺與主動軸相連，主動軸外部安裝與其相連的從動軸，從動軸外部設定結構相同、背對布置的第一棘輪和第二棘輪，第一棘輪和第二棘輪外部安裝棘輪外軸，棘輪外軸與水平錐齒輪相連，水平錐齒輪與垂直錐齒輪相嚙合，垂直錐齒輪通過錐齒輪軸連線發電機，所述的發電單元有四組，分別安裝在船體的四個角上。

原理

船形波浪能發電裝置內的水柱在波浪的作用下做上下往復運動，水柱的作用類似於活塞，水柱的不停運動導致水柱自由表面上部的空氣柱產生振盪運動，空氣在氣室上方的出氣孔流經一個往復透平，從而將高速空氣的動能轉換為電能。振盪水柱式波浪能裝置較其他波浪能裝置最大的區別就是具有氣室。所謂氣室就是指一個結構，其下部有一開口浸在海水裡，使海水能夠自由地進入氣 室內。

優缺點及適用場合

優點

採用空氣傳遞能量；沒有水下活動部件；傳遞方便；通過氣室將低速運動的波浪的能量轉換成高速運動的氣流；可靠性好。

缺點

建造費用昂貴；轉換效率低（10%～30%）；發電成本高。

適用場合

適用於大風浪區域。

存在的問題

發電成本

現階段海洋波浪能的發電成本比常規的熱發電高出10倍左右，因此成本問題已經成為普及和大規模利用波浪能發電的最大障礙。只有改進波浪能發電的技術，減小發電成本，才能使波浪能發電真正達到實用化水平，為人們所用。

總效率

我們研究船形波浪能裝置時通常只是在規則的、平穩的造波池中做試驗，得出的結論往往並不具有實際操作性和可行性，因為正常情況下海洋的波浪是時刻變化的，波浪能的能量分散不易集中，因此造成裝置的發電總效率並不高。此外，波浪能發電裝置上使用的發電機一般都採用的是通用的小型三相交流發電機，這種發電機並不完全適用在波浪發電裝置上使用，這也是造成發電總效率低的原因之一。

工程性

船形波浪能裝置大多是直接放置在海水中的，海洋環境下颱風天氣時常發生，颱風具有巨大的破壞能力，會損壞波浪能裝置，造成裝置失效。並且海水具有腐蝕性，裝置容易被腐蝕。

波浪能發電裝置的發展歷史

海洋波浪能開發利用的構想可以追溯到一個世紀以前，早在1911年，世界上第一台海洋波浪能發電裝置就研製成功，之後許多國家都致力於研究波浪能發電。20世紀80年代波浪能開發轉向以為邊遠沿海和海島供電為目的的實用性、商業化的中小型裝置為目標，各國相繼建成了20多個波浪能發電裝置或電站。如今，世界上主要發展和研製的波浪能發電裝置有“點頭鴨”式、振盪水柱式、 推擺式、聚波蓄能式、振盪浮子式、閥式等裝置。

世界波浪能發電裝置的發展歷程

1799年，法國的吉拉德父子，獲得了利用波浪能的首項專利。

1910年，法國的波契克斯·普萊西克，建造了一套氣動式波浪能發電裝置，供應他自己住宅1kW的電力。

1965年，日本的益田善雄發明了導航燈浮標用氣輪機波浪能發電裝置，獲得推廣，成為首次商品化的波浪能發電裝置。

受1973年石油危機的刺激，從20世紀70年代中期起，英國、日本、挪威等波浪能資源豐富的國家，把波浪能發電作為解決未來能源的重要一環，大力研究開發。在英國，索爾特發明了點頭鴨裝置，科克里爾發明了波面筏裝置，國家工程試驗室發明了振盪水柱裝置，考文垂理工學院發明了海蚌裝置。

1978年，日本建造了一艘長80m、寬12m、高5.5m稱為“海明號”的波浪能發電船。該船有22個底部敞開的氣室，每兩個氣室可裝設一台額定功率為125kW的氣輪機發電機組。

1978～1986年，日本、美國、英國、加拿大、愛爾蘭五國合作，先後三次在日本海由良海域對“海明號”進行了波浪能發電史上最大規模的實海原型試驗。但因發電成本高，未獲商業實用。

1985年，英國、中國各自研製成功採用對稱翼氣輪機的新一代導航燈浮標用的波浪能發電裝置，挪威在卑爾根附近的奧依加登島建成了一座裝機容量為250kW的收縮斜坡聚焦波道式波浪能發電站和一座裝機容量為500kW的振盪水柱氣動式波浪能發電站，標誌著波浪能發電站實用化的開始。

我國波浪發電裝置的歷程

我國近代的波浪能研究始於1968年。航空工業部623所的樊世榮研究了基於水翼原理的波力發電裝置。自70年代開始，由上海市機電局牽頭。

1975年研製了一台1kW的波力發電浮標並在浙江省嵊山島附近進行了試驗。

1977年又研製了小型航標燈用波力發電裝置並在長江口的橫沙島附近進行了試驗。

80年代以來，有十幾個研究所和大學開展了波能轉換的研究。

我國50kW岸式振盪浮子波浪能電站是由廣州能源研究所研製並建於廣東省 汕尾市，項目開始於2001年，2006年4月建成。實海況試驗表明，系統工作平穩，轉換效率較高，實現了獨立穩定發電。我國30kW沿岸固定式擺式電站由國家海洋技術中心於1994年和2000年進行了實海況試驗，實現了離網發電，為島上居民供電。總之，小型、離岸式波浪能發電裝置的研究和利用較少，現有的小型波浪能發電裝置功率也較小。隨著我國海洋開發的深入，海洋浮標等觀測設備對電能的需求隨之增多。因此，開發小型、離岸式波浪能發電裝置將具有廣闊的前景。